(57)【要約】【課題】急激な交通状況の変動にも対応することができる交通信号制御装置を提供する。【解決手段】重要交差点２０１ａおよび一般交差点２０３ａ〜２０３ｆを対象とした交通信号制御のネットワークと、重要交差点２０１ｂおよび一般交差点２０３ｇ〜２０３ｊを対象とした交通信号制御のネットワークとを接続する。隣接交差点から交通情報と信号制御内容とを受信するのと合わせて、異なるネットワークの境界交差点（交差点２０３ｆ，２０３ｇ）間で制約情報（他の重要交差点がとりえるサイクル変動値や、他の重要交差点がとりえるオフセット変動値など）を交換することによって、ネットワーク境界での連携を維持しながらネットワークをまたいだ自立分散制御を実現する。【選択図】図１４
2007122584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路に設けられた感知器により交通情報を収集する収集手段と、
現在から未来の交通状況の変動を予測し、信号制御パラメータの最適化をローリングホライゾン方式により行なう最適化手段とを備える交通信号制御装置を複数備える交通信号制御システムであって、
第１の交通信号制御装置が所定のサブエリアの境界に位置する交差点に設置されており、
第２の交通信号制御装置は前記所定のサブエリアに隣接するサブエリアに属し且つ前記交差点に隣接する交差点に設置されており、
前記最適化手段は、前記第２の交通信号制御装置から第１の信号制御パラメータの値を受信し、前記第１の交通信号制御装置の前記信号制御パラメータの最適化を、当該受信した前記第１の信号制御パラメータの値に基づいて行なうことを特徴とする、交通信号制御システム。
【請求項２】
前記第１の信号制御パラメータは青時間に関する情報であることを特徴とする、請求項１に記載の交通信号制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の交通信号制御システムに用いられる交通信号制御装置。
【請求項４】
前記最適化手段は、
予め記憶された第２の信号制御パラメータを有し、
前記第１の信号制御パラメータの最小値と前記第２の信号制御パラメータの最小値とを比較して値の大きいものを制約条件の最小値とし、且つ、
前記第１の信号制御パラメータの最大値と前記第２の信号制御パラメータの最大値とを比較して値の小さいものを制約条件の最大値とし、
前記信号制御パラメータの最適化を、前記制約条件に基づいて行なうことを特徴とする、請求項１に記載の交通信号制御システム。
【請求項５】
道路に設けられた感知器により交通情報を収集する収集手段と、
現在から未来の交通状況の変動を予測し、信号制御パラメータの最適化をローリングホライゾン方式により行なう最適化手段とを備える交通信号制御装置を複数備える交通信号制御システムの制御方法であって、
第１の交通信号制御装置が所定のサブエリアの境界に位置する交差点に設置されており、
第２の交通信号制御装置は前記所定のサブエリアに隣接するサブエリアに属し且つ前記交差点に隣接する交差点に設置されており、
前記最適化手段は、前記第２の交通信号制御装置から第１の信号制御パラメータの値を受信し、前記第１の交通信号制御装置の前記信号制御パラメータの最適化を、当該受信した前記第１の信号制御パラメータの値に基づいて行なうステップを実行することを特徴とする、交通信号制御システムの制御方法。
【請求項６】
前記最適化手段は、
予め記憶された第２の信号制御パラメータを有し、
前記第１の信号制御パラメータの最小値と前記第２の信号制御パラメータの最小値とを比較して値の大きいものを制約条件の最小値とし、且つ、
前記第１の信号制御パラメータの最大値と前記第２の信号制御パラメータの最大値とを比較して値の小さいものを制約条件の最大値とし、
前記信号制御パラメータの最適化を、前記制約条件に基づいて行なうことを特徴とする、請求項５に記載の交通信号制御システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は交通信号制御システム、および交通信号制御システムの制御方法に関し、特に現在から未来の交通状況の変動を予測し、近飽和まではローリングホライゾン方式による信号制御パラメータの最適化を行ない、過飽和では政策的な制御を実行することで閑散から過飽和までの交通を扱うことのできる交通信号制御システム、および交通信号制御システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、信号制御パラメータ（サイクル、スプリット、オフセット）を中央装置により算出し、信号端末の制御を行なう交通信号制御装置が知られている。
【０００３】
このような交通信号制御装置の分野において、下記特許文献１は、現在から未来の交通状況の変動を予測し、信号制御パラメータの最適化を行なう技術を開示している。
【特許文献１】特開２００１−１３４８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、複数の自律分散制御ネットワーク間に跨って、系統を乱さずに自律分散制御を行なうことができる交通信号制御システム、および交通信号制御システムの制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、交通信号制御システムは、道路に設けられた感知器により交通情報を収集する収集手段と、現在から未来の交通状況の変動を予測し、信号制御パラメータの最適化をローリングホライゾン方式により行なう最適化手段とを備える交通信号制御装置を複数備える交通信号制御システムであって、第１の交通信号制御装置が所定のサブエリアの境界に位置する交差点に設置されており、第２の交通信号制御装置は所定のサブエリアに隣接するサブエリアに属し且つ交差点に隣接する交差点に設置されており、最適化手段は、第２の交通信号制御装置から第１の信号制御パラメータの値を受信し、第１の交通信号制御装置の信号制御パラメータの最適化を、当該受信した第１の信号制御パラメータの値に基づいて行なうことを特徴とする。
【０００６】
この発明に従うと、隣接する複数のサブエリア間で信号制御パラメータの値を伝達させて信号制御パラメータの最適化を行なうことができるので、隣接ネットワーク間で適切な制御を実現することができるという効果がある。
【０００７】
好ましくは、第１の信号制御パラメータは青時間に関する情報であることを特徴とする。
【０００８】
この発明に従うと、青時間に関する情報に基づいて信号制御パラメータの最適化を行なうことができ、適切な制御を実現することができるという効果がある。
【０００９】
この発明の他の局面に従うと、交通信号制御装置は、上記交通信号制御システムに用いられる。
【００１０】
この発明に従うと、ネットワークの境界交差点の情報を相互に交換することができる交通信号制御装置を提供することが可能となる。
【００１１】
好ましくは最適化手段は、予め記憶された第２の信号制御パラメータを有し、第１の信号制御パラメータの最小値と第２の信号制御パラメータの最小値とを比較して値の大きいものを制約条件の最小値とし、且つ、第１の信号制御パラメータの最大値と第２の信号制御パラメータの最大値とを比較して値の小さいものを制約条件の最大値とし、信号制御パラメータの最適化を、制約条件に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１２】
この発明に従うと、予め記憶された第２の信号制御パラメータに基づいて制約条件を決め、それに基づいて信号パラメータの最適化を行なうことができるという効果がある。
【００１３】
この発明の他の局面に従うと、交通信号制御システムの制御方法は、道路に設けられた感知器により交通情報を収集する収集手段と、現在から未来の交通状況の変動を予測し、信号制御パラメータの最適化をローリングホライゾン方式により行なう最適化手段とを備える交通信号制御装置を複数備える交通信号制御システムの制御方法であって、第１の交通信号制御装置が所定のサブエリアの境界に位置する交差点に設置されており、第２の交通信号制御装置は所定のサブエリアに隣接するサブエリアに属し且つ交差点に隣接する交差点に設置されており、最適化手段は、第２の交通信号制御装置から第１の信号制御パラメータの値を受信し、第１の交通信号制御装置の信号制御パラメータの最適化を、当該受信した第１の信号制御パラメータの値に基づいて行なうステップを実行することを特徴とする。
【００１４】
この発明に従うと、隣接する複数のサブエリア間で信号制御パラメータの値を伝達させて信号制御パラメータの最適化を行なうことができるので、隣接ネットワーク間で適切な制御を実現することができるという効果がある。
【００１５】
好ましくは最適化手段は、予め記憶された第２の信号制御パラメータを有し、第１の信号制御パラメータの最小値と第２の信号制御パラメータの最小値とを比較して値の大きいものを制約条件の最小値とし、且つ、第１の信号制御パラメータの最大値と第２の信号制御パラメータの最大値とを比較して値の小さいものを制約条件の最大値とし、信号制御パラメータの最適化を、制約条件に基づいて行なうことを特徴とする。
【００１６】
この発明に従うと、予め記憶された第２の信号制御パラメータに基づいて制約条件を決め、それに基づいて信号パラメータの最適化を行なうことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態の１つにおける交通信号制御装置について説明する。
既存の信号制御システムの問題点は、交通状況の変動に対する追従遅れである。したがって、急激な交通状況の変動があった場合、信号制御パラメータ（サイクル、スプリット、オフセット）を変更するタイミングが遅れて、大きな渋滞を引起こす場合があった。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、未来の予測交通変動状況に応じて、信号制御プランを動的に最適化する。本実施の形態における信号制御は、従来の一定周期で実行される制御とは異なり、交通状況の変化に応じてより柔軟に信号制御パラメータを変更する。
【００１９】
より詳しくは、既存の信号制御システムは、過去に計測された感知器データを元に信号制御パラメータを５分あるいは２．５分ごとに更新している。これに対して本実施の形態においては、最適化手法にローリングホライゾン方式を採用し、未来の予測交通変動状況に応じて、信号制御プランを数秒ごとに動的に最適化する。ローリングホライゾン方式は、オペレーションリサーチの分野で採用されている将来の状況が不確実な状況下における最適化手法である。その特徴は、図１を参照して、「現在から数分先の限られた最適化範囲内（ホライゾン）の状況予測に基づいて最適化を実行する」、「最適化計算を数秒（ここでは６秒）ごとに実行する」ことである。すなわち、新たに収集された交通情報に基づいて最適化範囲（ホライゾン）をシフト（ローリング）しながら、随時最適解を更新する。
【００２０】
その結果、算出された最適解に基づく信号制御が数秒間のみ実行されることになる。これにより、時々刻々と変動する状況に応じて動的な対応が可能となる。また、本実施の形態においては、制御モードを交通状況に応じて変更する。特に過飽和において政策的な信号制御を行なうことによって、非飽和から過飽和までの交通を取扱うことができる。
【００２１】
その他、本実施の形態においては、交通事故の軽減および環境を考慮した制御（交通騒音や排気ガスの低減など）を実現することができる。また、バスなどの公共車両の停止回数低減を考慮することができる。
【００２２】
本実施の形態における信号制御アルゴリズムでは、単位秒（たとえば６秒）ごとに最適化を実行する。最適化計算は現在から１５０秒先（ホライゾン）の範囲までを対象として行なうものとする。本実施の形態におけるシステムでは、交通状況が安定している平日の昼間や青時間が最小制約範囲内で青打切りが実行されない時間帯では、最適化周期を長くするなど、最適化周期を交通状況や制御状況に応じて可変とする。
【００２３】
図２は、本実施の形態におけるシステムの構成を示す概念図である。図を参照して、システムは、中央信号制御装置１０１と、下位装置１０３と、複数の端末１０５ａ…とから構成される。
【００２４】
中央信号制御装置１０１は、下位装置１０３に対して制御モード切換え指令や制御エリア外交差点交通情報や、信号制御パラメータを送信する。下位装置１０３は、各端末１０５ａ…に対し、歩進指令あるいは信号制御定数テーブルを送信する。
【００２５】
端末１０５ａ…は、信号機と感知器とから構成されており、感知器のデータを所定時間（１秒など）ごとに下位装置１０３へ送信する。下位装置１０３は、中央信号制御装置１０１に対し信号動作実行情報や異常情報を送信する。
【００２６】
図３は、より具体的な本実施の形態におけるシステムの構成を示すブロック図である。図を参照して、中央信号制御装置１０１に下位装置１０３ａ，１０３ｂが接続され、それぞれの下位装置１０３ａ，１０３ｂに端末１０５ａ〜１０５ｃおよび端末１０５ｄ〜１０５ｆが接続されている。
【００２７】
下位装置１０３ａ，１０３ｂはそれぞれ隣接する交差点間で交通情報と信号制御内容とを交換することにより、ネットワーク全体の整合性を保持しながら、各交差点ごとに個別に信号制御パラメータの最適化を実行する。
【００２８】
青時間について最適化を図る場合は、青時間である道路以外の道路については赤時間について最適化を図っている。
【００２９】
下位装置１０３ａ，１０３ｂは、既設の中央信号制御装置１０１が算出した信号制御パラメータ（サイクル、スプリット、オフセット）を最適化する。したがって、既設の信号制御システムと本実施の形態におけるシステムとを併用することができる。下位装置１０３ａ，１０３ｂは、オペレータの命令、時刻、交通感知情報などによって、サブエリアごとに処理を実行する。また、簡易に従来の制御に切換えることができるものとする。ただし、従来の制御を実行している間も、交通状態（渋滞台数）の見積りは継続して実行することが必要である。
【００３０】
図４は、図３の構成の変形例を示すブロック図である。システムは、図３に示されるように中央型のものを用いてもよいし、図４に示される分散型のものを用いてもよい。すなわち、図４においては中央信号制御装置１０１にＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）通信制御部１０７が接続される。ＬＡＮ通信制御部１０７にはルータ１０９ｂが接続される。
【００３１】
一方、端末１０５ａ〜１０５ｄのそれぞれに下位装置１０３ａ〜１０３ｄが接続される。端末１０５ａ〜１０５ｄはそれぞれＬＡＮにルータ１０９ａ，１０９ｃとともに接続される。
【００３２】
ルータ１０９ａ〜１０９ｃ間で通信が行なわれることにより、図３と同様の処理を行なうことができる。
【００３３】
図５は、端末が設置される１つの交差点の平面図であり、図６は、図５の交差点を表わすリンクの集合を表わした図である。図５に示されるような交差点において、直進車線、右折車線、左折車線を、独立したリンクとして扱い、それぞれのリンクにおいて交通状態の見積りが行なわれる。
【００３４】
図７は、端末１０５ａが設置された交差点の構成を示す図である。端末１０５ａは下位装置１０３ａに接続される。また、下位装置１０３ａには他の端末１０５ｂ，１０５ｃが接続されている。
【００３５】
端末１０５ａはその交差点における車両を感知する感知器ＳＥ１〜ＳＥ８を備えている。標準的には、各流入路の入口直近に設置された感知器によって、断面交通流が計測される。最小で、１つの交差点あたり４つの感知器が必要となる。なお、右折付加車線が存在する場合には、その付加車線の上流地点に、右折交通量計測用の感知器を設置することが望ましい。
【００３６】
本実施の形態におけるシステムでは、以下の（１）〜（６）の処理が行なわれる。
（１）  プロファイルデータの作成（交通情報収集）：車両感知器データを元に、１秒ごとに集計された車両台数を停止線到着順に整理する。
【００３７】
（２）  信号制御プラン最適化：単位秒ごとに青時間の最小／最大制約条件に基づいて信号制御プランを設計する。各信号制御プランを実行したときの交通状況の変動をシミュレートし、そのコストを算出する。コスト最小となる最適な信号制御プランを選定し、それに基づいて信号制御プランの更新を行なう。
【００３８】
（３）  標準となる信号制御パラメータの更新：中央信号制御装置１０１で５分（あるいは２．５分）ごとに算出されたサイクル長、スプリットにより、標準信号制御パラメータを更新する。
【００３９】
（４）  交通指標更新：一定周期ごとに、分岐率、渋滞台数などの交通指標を推定する。他の情報収集装置（画像感知器など）の計測情報により、交通指標の補正を行なう。
【００４０】
（５）  補正機能：誤差の蓄積を防ぐため、システムが見積もった渋滞台数（渋滞長）を補正する。
【００４１】
（６）  制御モード選択：指令、時刻、交通感応などにより、制御モードの切換を行なう。特に、過飽和と判定された場合、特定方向の交通の流れを優先する政策制御を行なう。
【００４２】
図８は本実施の形態において単位秒ごとに実行される処理を示すフローチャートである。単位秒（ここでは６秒）ごとに信号制御パラメータの最適化が実行される。
【００４３】
図８を参照して、ステップＳ１０１で交差点の状態を見積もるための車両プロファイルデータが入力される。ステップＳ１０３で、過飽和の状態を判定し、レベル１を超えていなければ、ステップＳ１０７に移る。もし、ステップＳ１０３でＹＥＳであると判定されたのであれば、政策制御モードに切換を行ない、特定方向の交通を優先させる制御を行なう。
【００４４】
ステップＳ１０５において、中央信号制御装置１０１が算出したパラメータが入力される。また、最新の隣接する交差点の見積り情報（予測流出量、予測渋滞、制御プラン）が入力される。
【００４５】
ステップＳ１０７で交通信号を制御するプランの作成が行なわれる。ステップＳ１１１で最適プランの探索が終了したかが判定され、ステップＳ１０９でそのプランのコストの見積もりが行なわれる。ＹＥＳになるまでステップＳ１０７およびＳ１０９の処理を繰返し行なう。
【００４６】
この処理の繰り返しは、決められた（青時間の）最小値と、決められた（青時間の）最大値のプラン値の範囲内で行なわれる。この（青時間の）最小値と（青時間の）最大値は予め設定された値やオフセット値、他のネットワークから受信したサイクル変動許容範囲およびオフセット変動許容範囲などを元に決定される。
【００４７】
この最大値、最小値はオフセットの反転（青信号がオフセットをもって変わってゆく方向が逆になってしまうことを示す）が生じて系統が乱れないように隣接交差点間の距離や経験をもとにして決定される。
【００４８】
ステップＳ１１１でＹＥＳとなったのであれば、ステップＳ１１３で信号制御プランを決定し、ステップＳ１１５で信号制御プランの更新を行なう。ステップＳ１１７でサイクル周回（赤→青になったまたは青→赤になったタイミング）であるかが判定され、ＮＯであればステップＳ１１９へ進む。ステップＳ１１９においては、すべての交差点において信号制御プランの更新が終了したかが判定され、ＹＥＳになるまでステップＳ１０５からの処理を繰返し行なう。
【００４９】
ステップＳ１１７でＹＥＳとなったのであれば、ステップＳ１２１で他系（画像処理装置など）による推定渋滞台数が入力され、ステップＳ１２３で交通指標（分岐率や渋滞台数）の更新が行なわれ、ステップＳ１１９へ進む。
【００５０】
次に、図８のフローチャートで実行される処理の詳細について説明する。
（１）  車両プロファイルデータの作成（Ｓ１０１）
１秒単位で集計した感知器からのデータにより交差点の状態の見積りが行なわれる。すなわち、リンクの上流に設置された交通流計測装置と上流接続交差点から入手される予測流入交通量を用いて、現在から数分先の未来の交通流が交差点の停止線に到着するタイミングを予測するものである。
【００５１】
これは、流入した車両が設定した速度で走行するという仮定に基づいて、停止線到着予想時間順に感知機によるデータを並べるものである。そして、１秒単位の時間ステップごとに集計を行なう。なお、感知器設置位置より上流から到着する交通量は、上流隣接交差点と交換される上流交差点の予測流出交通量情報より与えられる。車両プロファイルデータの作成は、以下の（ａ）〜（ｃ）のステップに基づいて行なわれる。
【００５２】
（ａ）  図９を参照して、感知器ＳＥ１０，１１のデータ（観測交通量）により、推定断面交通量を算出する。
【００５３】
（ｂ）  推定分岐率により推定断面交通量を振り分け、進行方向別に停止線到着プロファイルを作成する。
【００５４】
（ｃ）  感知器が設置されていないリンクでは、上流の推定予想流出プロファイルより、車両到着プロファイルを見積もる。
【００５５】
なお、上流交差点のデータが得られない制御エリアの縁に位置するリンク（図１０における矢印で示されるリンク）においては、１サイクル前の平均断面流入交通量を需要交通量として採用する。また、渋滞が感知器位置を超えて流入交通量が測定できない場合には、過去の統計値を需要交通量とする。
【００５６】
（２）  信号制御プラン更新（Ｓ１１５）
各信号制御プランにおいて、最もコスト（ＰＩ）が小さいプランを信号制御プランとして採用する。この信号制御プランは、次の１ステップ（単位秒間）のみ実行され、再度最適信号制御プランの探索が行なわれる。
【００５７】
（３）  交通見積り補正機能（Ｓ１２３）
誤差の蓄積を防ぐため、渋滞台数（渋滞長）の補正が行なわれる。すなわち最適化を実行するタイミングにおいて、前回の最適化タイミングにおいて予測された流出交通量と、灯色情報（灯色情報履歴）とに基づいて、流出が計測されていると考えられる時間帯において下流のリンクで実際に計測された交通量を比較し、これに基づいて見積もった予測流出量と渋滞台数とを補正する。また、画像感知器で渋滞長が計測可能な場合、あるいは感知器情報に基づいて渋滞長が算出される場合、これを基に渋滞台数の補正が行なわれる。
【００５８】
（４）  信号制御モードの選択
交通条件（非飽和／近飽和／過飽和）、異常時、またはオペレータの指示により制御モード（信号制御方式）を選択する。選択されるモードとして以下のモードがある。
【００５９】
（ａ）  スプリット最適化
サイクル長、オフセットを固定した条件でスプリットを最適化する。決定する変数は各現示のスプリットである。このモードは主に閑散時に適用する。
【００６０】
（ｂ）  完全自動最適化
サイクル、スプリット、オフセットを自動的に生成する。決定する変数は現在の現示の終了タイミングである。閑散から近飽和において適用する。
【００６１】
（ｃ）  過飽和制御
局所的に一部のリンクで渋滞が発生した場合、リンク流出量を増大させるために以下の対策を実行する。まず、最大青時間制約が緩和される。次に、任意の予測時点において当該リンクが渋滞かつ行き先リンクに渋滞がない場合、そのリンクへの流出交通のOut Delayコストを「０」とする。すなわち一部のリンクにおいてのみ局所的に過大な渋滞が発生した場合、青時間最大制約を緩和し、コスト要素の１つである下流遅れ（流出交通流が流出先で受けると予想される遅れ）の重み係数を０とすることにより、このリンクにおける処理量を促進させるものである。
【００６２】
つまり、交差点処理能力を超える交通需要が発生した場合、政策的渋滞制御へ切換え、特定方向の青時間を大きくするなどの優先制御を実行する。あるいは、制御目標を捌け量最大化として予測範囲内の交差点処理交通量が最大となる信号制御プランを実行する。
【００６３】
（ｄ）  環境制御
主要な交通公害である騒音と排ガスの低減を目的とした制御を実行する。騒音低減制御は主に交通が閑散である夜間などにおいて騒音コストの重み係数を極大化することで実現される。排気ガス抑制を目的とする場合も同様に、排気ガスコストの重み係数を極大化することで実現される。
【００６４】
（ｅ）  既存制御
異常時など、必要な場合は既存の制御が算出した標準現示長にて制御を実行する。
【００６５】
（５）  交通指標見積り（Ｓ１０５）
流出先リンクのプロファイルデータおよび信号制御履歴情報を基に、サイクルごとに分岐率情報などの更新を行なう。過去数サイクルにおける、対象方向への流出が可能な現示において、流出先の感知器情報より、直進／右折／左折交通量を推定する。画像感知器など、他系で見積もられた交通情報が入手できる場合、その情報交換により見積もり情報の補正を行なう。
【００６６】
（６）  標準現示長の更新（Ｓ１０５）
既存の中央信号制御装置が算出した、サイクル、スプリットより各標準信号制御パラメータを更新する。この標準信号制御パラメータに基づいて、信号制御プランが作成される。
【００６７】
（７）  制御履歴の蓄積
サイクルごとに信号制御履歴は中央信号制御装置に伝送される。信号制御履歴は、中央信号制御装置において蓄積される。
【００６８】
（８）  制御の切換
制御の切換指令により、本実施の形態におけるシステムによる制御と既存の制御との切換が行なわれる。介入を行なう場合には、制御を既存制御に切換え、従来の機能により介入を実行する。
【００６９】
（９）  異常処理
端末異常などの異常情報は中央信号制御装置に通知される。
【００７０】
次に図８におけるステップＳ１０７〜Ｓ１１３で行なわれる処理について詳しく説明する。
【００７１】
図１１は、図８におけるステップＳ１０７〜Ｓ１１３で行なわれる処理をさらに詳しく示すフローチャートである。本実施の形態においては、山登り法を用いて、最適プラン探索の処理時間の短縮が図られている。
【００７２】
すなわち、ステップＳ２０１において初期プランによって評価値ａが算出される。ステップＳ２０３で山登り法の刻み値に従い青時間を増加させる。ステップＳ２０５で、シミュレーションにより評価値ｂを算出する。
【００７３】
ステップＳ２０７でａ＞ｂであるかが判定され、ＹＥＳであればステップＳ２０９でｂの値をａの値に置換え、同一刻み幅分青時間を増加させる。そして評価値を再度算出し、増加するまで、ステップＳ２０５からの処理を繰返し実行する。もしも、ステップＳ２０９で評価値が増加したのであれば、ステップＳ２１１で山登り法の刻み幅登録値の次の値で評価値が最小となる青時間を求め、ステップＳ２０５へ戻る。
【００７４】
一方、ステップＳ２０７でＮＯであれば、ステップＳ２１３で同一刻み幅分青時間を減少させ、評価値を算出する。そして、増加するまでステップＳ２０５からの処理を繰返し行なう。また、ステップＳ２１３で評価値が増加したのであれば、ステップＳ２１１へ進む。
【００７５】
本実施の形態においては、信号制御のプランとして１５０秒のホライゾンにわたる信号制御プランが作成される。そして、現在の現示について、最小制約と最大制約との範囲で信号制御プランは設計される。予測範囲（１５０秒）のホライゾンにおける以降の現示長には標準現示長が設定される。各々の制御プランを実行した場合の単位秒ごとの交差点の交通状況変動をシミュレートし、１５０秒のホライゾン全体におけるコストが算出される。コストは、コスト要素の重み付き線形和で定式化される。最小コストとなるプランが次のステップでの実行制御プランに採用される。
【００７６】
図１２は、図１１のステップＳ２０１またはＳ２０５で実行される評価値（コスト）算出処理を示すフローチャートである。
【００７７】
図を参照して、ステップＳ３０１で標準現示長との偏差が算出される。ステップＳ３０３で作成されたプランにおける停止線到着交通量が算出される。ステップＳ３０５で停止回数が算出される。ステップＳ３０７で、危険度、環境要因および公共性要因が算出される。ステップＳ３０９で流出交通量が算出される。ステップＳ３１１で渋滞台数が算出される。ステップＳ３１３で遅れ量が算出される。
【００７８】
ステップＳ３１５で、全流入路について処理が行なわれたかが判定され、ＮＯであれば流入路をステップＳ３２７で代え、ステップＳ３０３からの処理を繰返し行なう。
【００７９】
ステップＳ３１５でＹＥＳとなれば、ステップＳ３１７で全予測ステップが終了したかが判定され、ＮＯであればステップＳ３２９で次のステップに進み、ステップＳ３０３からの処理を繰返し行なう。
【００８０】
ステップＳ３１７でＹＥＳであれば、ステップＳ３１９で過飽和状態がレベル２以上となったかが判定され、ＹＥＳであればステップＳ３２５で評価値の算出式として過飽和状態のものを用いる。
【００８１】
一方、ステップＳ３１９でＮＯであれば、ステップＳ３２１で各リンクの下流遅れ量が算出され、ステップＳ３２３で非飽和状態における評価値の算出が行なわれる。
【００８２】
ステップＳ３１９においては、予測される交通状況指標（飽和度）がしきい値２を超えて過飽和（交差点処理能力を超える交通需要が流入した場合）と判定された場合には、制御目標を捌け量最大化（Ｓ３２５）に切換えるものである。なお、予測される交通状況指標（飽和度）がしきい値１を超えた場合は、制御モードを特定方向の優先制御に切換えている（図８のステップＳ１０３でＹＥＳ）。なお、各コスト要素の重み係数ｗ１〜ｗ７は、地域特性、交通状況、制御目標に応じて任意に変更される。なお、リンク重み係数の設定により、幹線側を重視する制御を行なうことも可能である。
【００８３】
飽和度がしきい値２を超えない場合の制御（Ｓ３２３）における評価値ＰＩの算出式を式（１）に、しきい値２を超えた場合（Ｓ３２５）の算出式を式（２）に示す。
【００８４】
非飽和（PI最小化）
PI＝ΣLi×（w1×Delay＋w2×Stop+w3×OutDelay）＋w4×DangerousFactor＋w5×EnvironmentFactor＋w6×PublicFactor＋w7×Dev …（１）
過飽和（PI最小化）
PI＝１／wx×Outgo …（２）
ここで、
Li：リンク重み係数
Wn：各コスト要素ｎの重み係数
Delay：交差点遅れ量（台・秒）
Stop：停止回数（回）（赤時間の停止線到着台数）
OutDelay：接続下流リンクでの予測遅れ値（台・秒）
DangerousFactor：危険度
EnvironmentFactor：環境要因
PublicFactor：公共性要因
Dev：標準現示長との偏差（秒）
Outgo：捌け台数（台）
以下に、評価値の算出において用いられる情報について説明する。
【００８５】
（１）  停止線到着交通量推定
単位秒の各ステップごとの停止線に到着する流入交通量を推定する。流入交通量は、上流感知器情報を基に作成した停止線到着プロファイル情報を正規化した値である。リンク最上流の感知器位置よりさらに上流から流入する交通量については、エリア境界リンクの場合（感知器情報が収集できない渋滞時：統計値）（非渋滞時：前回サイクルの平均値）とする。また、内部リンクについては、上流交差点の予測流出交通量を流入交通量とする。
【００８６】
停止線到着交通量（停止線到着台数）は式（３）により算出される。
Income（t）＝（1-α）×Profile（t−arrive）＋α×Profile（t-1-arrive）
…（３）
ｔ：ステップ
α：正規化係数
arrive：感知器位置から停止線到着までのステップ数
Income（t）：ステップｔにおける停止線到着台数
Profile（t）：ステップｔにおける感知器収集プロファイルデータ
（２）  流出交通量推定
信号灯色情報と飽和流率量より、単位秒ごとの流出交通量を見積もる。下流リンクにおいて、予測時点での渋滞台数が下流リンク容量を超えている場合、その下流リンクへの流出台数は０台とする。また、コンフリクト条件により、コンフリクト対象となるリンクに流出可能な交通量が存在する場合、その該当進行方向への流出台数は０台とする。
【００８７】
Outgo（t）＝minimize（Q（t）＋Income（t）,α×SF）        …（４）
Outgo（t）：ステップｔにおける流出台数
Q（t）：ステップｔにおける渋滞台数
Income（t）：ステップｔにおける停止線到着台数
SF  ：飽和流量（台／秒）
α  ：車線閉塞補正係数
（３）  渋滞台数（渋滞長）推定
以下の式（５）により各リンクの単位秒ごとの渋滞台数を見積もる。
【００８８】
Q（t＋1）＝Q（t）＋Income（t）−Outgo（t）                …（５）
Q（t）：時刻ｔにおける渋滞台数
Income（t）：時刻ｔにおける停止線到着台数
Outgo（t）：時刻ｔにおける流出台数
（４）  遅れ量算出
算出された予測渋滞台数より遅れ量が式（６）により算出される。
【００８９】
Delay＝ΣQ（t）                                  …（６）
（５）  下流リンクの遅れ量算出
リンクを流出した車両が、１５０秒のホライゾンにおいて下流リンクで被る遅れ量を当該リンクの場合と同様に、下流リンクの信号灯色情報と交通情報とにより見積もる。
【００９０】
（６）  停止回数
信号灯色が赤の時間帯に停止線に到着する車両台数を停止回数とする。
【００９１】
（７）  危険度
信号灯色が青から赤に切換わる時間帯では、交通事故の危険性が高くなる。これは、停止するか通過するかの判断が一瞬遅れるために、急ブレーキによって制動する車両や、無理に交差点に進入する車両が発生し、追突や衝突などの交通事故が発生するためである。
【００９２】
したがって、このような危険な時間帯に進入する車両台数を少なくするために、図１３を参照して、黄色および全赤の時間帯に停止線に到着する車両台数を式（７）および（８）により危険度と定義する。なお、赤の開始時刻をｔとする。
・青終了直前（時刻ｔi）の危険度の算出（ｔ−a≦ｘ≦ｔ）
DangerousFactor＝1/a×∫｛x−（t−a）｝×Q（t）dx            …（７）
・赤開始直後（時刻ｔｉ）の危険度の算出（ｔ≦ｘ≦ｔ＋ｂ）
DangerousFactor＝1/b×∫｛（t＋b）−x｝×Q（x）dx            …（８）
（８）  環境要因
騒音は代表的な交通公害である。問題となる騒音は車両の発進加速時に発生している。環境要因をコスト要素として導入する目的は、大型車や整備不良車といった騒音発生源を交差点で停止させずに速やかに通過させ、交差点での発進加速による騒音発生を抑えることである。騒音感知器の情報より騒音プロファイルが作成される。測定あるいは設定した速度で騒音発生車群が走行すると仮定し、騒音発生車群が赤信号時で停止線に到着する場合の測定騒音時を騒音コストとする。また、排気ガスにおいても排気ガス感知器によって得られた排気ガスプロファイルを用いて同様のコストを与える。
【００９３】
EnvironmentFactor＝wa×Noise＋wb×Gas …（９）
Noise：騒音値
Gas：排気ガス濃度
（９）  公共性要因
バスなどの公共車を優先させるための要因である。すなわち、バス感知器のデータよりバスの停止線到着タイミングを予測する。信号が赤の時間帯に停止線に到着するバスの台数をコスト要素として与える。これによって、全体の遅れとバランスを取りながらバスを優先させることが実現される。
【００９４】
（１０）  標準現示長との偏差
同一サブエリアの交差点間の整合性を保つために、制御プランと標準現示長との差異をコスト要素に加える。
【００９５】
このようにして、本実施の形態においては交通事故の危険性の低減、環境への影響の低減およびバスその他の公共交通機関の信号停止回数低減を、個別にあるいは同時に考慮した信号制御を実現することができる。
【００９６】
［変形例］
上述した、隣接する交差点間で交通情報と信号制御内容とを交換することにより、車両が停止することなく通過するように制御する必要のある交差点群から構成されるネットワーク全体の整合性を保持しながら、各交差点ごとに個別に信号制御パラメータの最適化を実行する方式を、以下、端末自律分散制御方式と称する。この方式によると、ネットワーク内の交差点間を車両が停止することなく通過するように信号機を制御しながら、各交差点ごとに個別に信号制御パラメータの最適化を実行することができる。
【００９７】
例えば、図３においては１つのネットワークであるエリアＡ（上流側）と、別のネットワークであるエリアＢ（下流側）のそれぞれのエリアは、交差点群を含む。同一エリア内にある交差点の信号機は、「系統がとれている」状態とすることができる。ここで「系統」とは、「交通流ができるだけ停止することなくスムーズに青信号を連続して通過していけるように制御する必要がある交差点群」ということで、「系統をとる」というのは、車両が交差点で停止することなく交通流の上流から下流に向かって順番に交差点を通過できるようにすることを意味している。
【００９８】
しかしながら上述の実施の形態においては、エリアＡとエリアＢとの間は系統が取れなかったので、車両をスムーズに通過させることが出来なかった。
【００９９】
また、系統化を維持するために同一ネットワーク内には重要交差点（交通のボトルネックになる幹線道路が交差する交差点）を複数とることができない。これは、中央装置を介在しない端末自律分散制御方式において、サイクルの異なる複数の重要交差点をまたいで制御パラメータの最適化を行なおうとすると、大きなサイクルの差やオフセット方向の関係を考慮しなければならず、適切なオフセット解を算出できない事が多いためであり、これを無理に行なうと系統を乱すことになるためである。
【０１００】
そのような理由から、本変形例では複数の自立分散ネットワークを用いることにより信号制御を行なうこととし、異なる自律分散制御ネットワーク（端末ＬＡＮ）間で情報を交換し、複数のネットワークにまたがった自立分散制御を行なうこととしている。
【０１０１】
より詳しくは本変形例では、異なる自律分散制御ネットワークにおいて、サイクル変動許容値やオフセット変動許容値を交換し、信号制御プランの計算を、この変動値の制約内で行なう。すなわち、図８のステップＳ１０７〜Ｓ１１１のループ処理においては、最小値と最大値を定めてその間で最適プランの探索を行なう。この最大値、最小値は予め設定された上限値、下限値およびオフセットによって決められるが、本変形例では他ネットワークから得たオフセット許容値とも比較を行ない、決められた値を使用する。
【０１０２】
他ネットワークから得た信号制御パラメータの最小値と、予め記憶された信号制御パラメータの最小値とを比較して値の大きいものを制約条件の最小値とし、且つ、他ネットワークから得た信号制御パラメータの最大値と予め記憶された信号制御パラメータの最大値とを比較して値の小さいものを制約条件の最大値とし、信号制御パラメータの最適化を、制約条件に基づいて行なうものである。
【０１０３】
これにより、エリア間を跨いで、系統をみださず、制御遅れ時間を最小（無駄青時間を最小）にすることが可能となる。
【０１０４】
具体的には、図３の下位装置１０３ｂで、予め「オフセット変動許容値」、「サイクル変動許容値」を算出させておく。エリアＡとエリアＢの２つの交差点群の境界にある交通信号制御機が、図８のフローチャートのステップＳ１０１でプロファイルデータを作成する際に、下流側のエリアＢの境界にある交差点の信号制御機から、エリアＢの系統をとることができる限界の「オフセット変動許容値」、「サイクル変動許容値」の最大値、最小値を受信する。この値と、内部に設定された信号制御プランを探索するための最大値、最小値とを元に、新たに信号制御プランを探索するための最大値、最小値を決めなおして信号制御プランを計算する。これにより、異なるエリア間でも系統が取れるようになる。
【０１０５】
なお、中央制御装置が主体で動かずに、各交差点の信号制御機が自律的に動作するようにしても良い。すなわち、中央制御装置が担っている役を各交差点の信号制御機が実行するようにしてもよい。
【０１０６】
また、本変形例においてもローリングホライゾン方式による信号制御パラメータの最適化を行なうが、信号制御パラメータとはサイクル、スプリット、オフセットを意味している。また、「最適化」とは、遅れ（制御遅れとも言えるし、車両流れ遅れとも言える）が最小になるような青時間の算出すること（間接的にサイクルやオフセットを変更することになる）を示している。
【０１０７】
図１４は、変形例における信号制御システムの概念を説明するための図である。
図を参照して、ここでは重要交差点２０１ａおよび一般交差点２０３ａ〜２０３ｆを対象としたネットワークと、重要交差点２０１ｂおよび一般交差点２０３ｇ〜２０３ｊを対象としたネットワークとを接続するものとする。
【０１０８】
上記実施の形態で説明されたように、隣接交差点から交通情報と信号制御内容とを受信するのと合わせて、異なるネットワークの境界交差点（図１４においては交差点２０３ｆ，２０３ｇ）間で制約情報（他の重要交差点がとりえるサイクル変動値（サイクル変動許容値）や、他の重要交差点がとりえるオフセット変動値（オフセット変動許容値）など）を交換することによって、ネットワーク境界での連携を維持しながらネットワークをまたいだ自立分散制御を実現する。
【０１０９】
図１５は、交差点に設置される信号制御機のハードウェア構成を示す図である。
図を参照して、信号制御機は、信号制御のための演算を行なう信号制御演算部３０１と、隣接する信号制御機との間で通信を行なうための通信制御ユニット３０３とを備える。信号制御演算部３０１は、ＣＰＵ３０１ａとメモリ３０１ｂとを含む。これにより、サイクル変動許容値、およびオフセット変動許容値の少なくとも一方を、他の交差点に送信することが可能である。
【０１１０】
図１６は、各ネットワークにおいて行なわれる処理を示すフローチャートである。
図を参照して、本変形例においては、ステップＳ１０１ａにおいて、プロファイルデータと、隣接交差点からのサイクル変動許容値、およびオフセット変動許容値を入力し、それに基づいた演算制御を行なう。ステップＳ１０３以降の処理は、図８での処理と同じであるためここでの説明を繰返さない。
【０１１１】
以上のように本変形例によると、自律分散制御ネットワークの境界交差点の情報を相互に交換することで、隣接間ネットワーク間でオフセットの制御を実現することができる。また、交換する情報に基づいてサイクル変動値およびオフセット変動値の自動算出を行なうことができる。
【０１１２】
このような構成により、中央装置および中央装置と信号制御機の間の通信インフラがなくても、サイクルの異なる複数の重要交差点にまたがった端末自律分散制御によるパラメータの最適化が可能となる。
【０１１３】
なお、サイクル変動値およびオフセット変動値の自動算出だけでなく、外部から指定値（定数）を入力することができるように装置を構成しても良く、どちらで制御するかを選択可能としても良い。地点の特性に応じて経験値の方が効率的な制御を行なえる場合もあり、地点毎の選択を可能にするものである。
【０１１４】
なお、上記変形例の機能は、信号制御機に内蔵させてもよいし、別ユニットで実現してもよい。新設の信号制御機へは内蔵型、既設の信号機への機能付加の場合は別ユニットでの実装が考えられる。これにより、新設信号制御装置にも既設信号制御装置にも上記機能を実装できる。
【０１１５】
また制御機は、集中制御機（中央装置と通信を行ない、中央から集中制御できる機能を有する制御機）またはローカル制御機（中央装置と通信を行ない中央から集中制御できる機能を有しない制御機）として実現することができる。
【０１１６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】ローリングホライゾン方式を説明するための図である。
【図２】本実施の形態における交通信号制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】交通信号制御装置のより詳しい構成を示すブロック図である。
【図４】図３の変形例を示す図である。
【図５】交差点の具体例を示す平面図である。
【図６】図５の交差点をリンクにより表現した状態を示す図である。
【図７】交差点付近に設置される信号端末の構成を示す平面図である。
【図８】交通信号制御処理について説明するためのフローチャートである。
【図９】車両の停止線到着プロファイルを作成する処理について説明するための図である。
【図１０】制御エリアの縁に位置するリンクを説明するための図である。
【図１１】最適プランの探索手法を示すフローチャートである。
【図１２】評価値の算出方法を示すフローチャートである。
【図１３】危険度について説明するための図である。
【図１４】変形例における信号制御システムの概念を説明するための図である。
【図１５】交差点に設置される信号制御機のハードウェア構成を示す図である。
【図１６】各ネットワークにおいて行なわれる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１  中央信号制御装置、１０３，１０３ａ〜１０３ｄ  下位装置、１０５ａ〜１０５ｆ  信号端末、ＳＥ１〜ＳＥ８  車両感知器。
【図１】
2007122584.tif 000003
【図２】
2007122584.tif 000004
【図３】
2007122584.tif 000005
【図４】
2007122584.tif 000006
【図５】
2007122584.tif 000007
【図６】
2007122584.tif 000008
【図７】
2007122584.tif 000009
【図８】
2007122584.tif 000010
【図９】
2007122584.tif 000011
【図１０】
2007122584.tif 000012
【図１１】
2007122584.tif 000013
【図１２】
2007122584.tif 000014
【図１３】
2007122584.tif 000015
【図１４】
2007122584.tif 000016
【図１５】
2007122584.tif 000017
【図１６】
2007122584.tif 000018